Diapositiva 1

ING. JAIME F. ARGUDO, PH.D

Argudo & Asociados S. A.

"EFECTO DE SITIO Y RESPUESTA DINÁMICA

DE ESTRUCTURAS SOBRE SUELOS BLANDOS"

Diapositiva 2

Instituto Geofísico Nacional IGN-EPN (2016), Informe Sísmico Especial No. 18:

Observaciones del sismo del 16 de abril de 2016 de magnitud Mw 7.8. Intensidades y aceleraciones

Diapositiva 3

Instituto Geofísico Nacional IGN-EPN (2016), Informe Sísmico Especial No. 18:

Observaciones del sismo del 16 de abril de 2016 de magnitud Mw 7.8. Intensidades y aceleraciones

Diapositiva 4

Diapositiva 5

ESTACION PASCUALES DE LA RENAC IG-EPN (SUELO TIPO SB)

Diapositiva 6

ESTACION CENTRAL TRINITARIA DE LA RENAC IG-EPN (SUELO TIPO SE)

Diapositiva 7

ESTACION ESTADIO UNAMUNO DE LA RENAC IG-EPN (SUELO TIPO SE)

Diapositiva 8

EFECTO DE SITIO: AMPLIFICACION DE LA INTENSIDAD LOCALMENTE

Amplificación geométrica:

Un contraste de Impedancia provoca:

• Cambio en las características

geométricas de las ondas

(incremento de amplitud y período)

• Atrapamiento de las ondas

sísmicas en el estrato de baja

impedancia

Diapositiva 9

EL SEMI-ESPACIO DE SUELO EN VIBRACION

Amplificación dinámica:

Efecto resonancia del suelo

por excitación de la frecuencias

(períodos) del suelo en el sitio,

por parte de las frecuencias

(períodos) de las ondas que

viajan desde la fuente sísmica.

𝑇𝑠 = 4𝐻

𝑉𝑠

𝑉𝑠𝑉𝑠𝑜

= 𝐺

𝐺𝑜

Diapositiva 10

LEYES CONSTITUTIVAS DEL SUELO

Diapositiva 11

Sun, J.I., Golesorkhi, R. And Seed, H.B. “Dynamic Moduli and Damping Ratios for Cohesive Soils”. Report No. UCB/EERC-88/15, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, 42 p, 1988.

Diapositiva 12

MDSEG-01

Diapositiva 13

METODO SIMPLIFICADO PARA EVALUAR PERIODOS INELASTICOS DEL SUELO

(ARGUDO J.F., 2016) – APLICACIÓN A ESPECTROS DE DISEÑO PARA SUELOS BLANDOS

Diapositiva 14

Diapositiva 15

COMO INCIDE EL EFECTO DE SITIO

EN EL COMPORTAMIENTO DE

ESTRUCTURAS EN GUAYAQUIL

DURANTE EL SISMO DEL

16 DE ABRIL DEL 2016

Diapositiva 16

Diapositiva 17

Estructuras Flexibles sobre Suelos FirmesEdificios Complejo

Judicial Norte

Urb. La Florida

Diapositiva 18

Estructuras Flexibles sobre Suelos Firmes

Diapositiva 19

Figura 1:Imagen Google-earth Junio 2002 Figura 2: Foto Diario El Universo 28/11/2011

Figura 3:Imagen Google-earth Octubre 2015 Figura 4: Foto Mayo 2016

Diapositiva 20

Diapositiva 21

Diapositiva 22

Estructuras Flexibles sobre Suelos Blandos

Edificio

ROCAMAR

Diapositiva 23

Diapositiva 24

Diapositiva 25

Diapositiva 26

COLABORACION:

ING. JOSE CHANG

ARGUDO Y ASOCIADOS S.A.

Diapositiva 27

Diapositiva 28

EFECTOS DE INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA

Elastic half space model (Direct approach)Sub-structures Method Approach

Diapositiva 29

Métodos de Análisis con

Sub-estructuras:

1) Winkler Approach

2) P‐Y Method

3) Elastic Continuum Approach

4) Finite Element Method

Diapositiva 30

Modelos con y sin interacción – principales diferencias

Diapositiva 31

HOSPITAL MIGUEL H. ALCIVAL DE BAHIA 2016 4 DE AGOSTO 1998

Diapositiva 32

Colapso Puente Ave. Las Americas

Diapositiva 33

iapositiva 34

FOTOS:

ING. KARINA SUAREZ

UNIVERSIDAD LAICA

VICENTE ROCAFUERTE

Diapositiva 35

MODELAMIENTO SAP 2000 DE TABLEROS SEMI-RESTRINGIDOS

FORMAS MODALES DE TABLEROS CON T = 0,8 – 1,5 SEG

COLABORACION: ING. ERICK BARRIGA

Diapositiva 36

Pilas Norte1 CORTADA + 1 APLASTADA

Diapositiva 37

Puente Avenida Las Americas – Pilas Sur1 CORTADA + 1 APLASTADA

Diapositiva 38

El 17 de Abril de 2016 se visitó el viaducto colapsado y se encontró que dos pilas

cortas adyacentes a los estribos del viaducto fallaron por corte diagonal y que dos

pilas centrales fallaron por aplastamiento o compresión.

Luego de la interpretación del movimiento del tablero y de las pilas fracturadas en

corte, se llegó a la conclusión de que los esfuerzos de corte sísmico en las pilas cortas

dieron inicio a un mecanismo de colapso progresivo de tipo frágil o sin ductilidad.

Inmediatamente después de que las pilas cortas fallaron en corte, la carga de gravedad

o peso del tablero se redistribuyó hacia los estribos y a las pilas centrales, provocando

su aplastamiento por acción de la sobrecarga vertical.

Se modeló con SAP2000 para el registro sísmico GYE2 (Amax, EW = 9,4%g) y se

encontró a la estructura rígida T < 0,2 seg en la dirección NS y excitada por el sismo en

el sentido EW. Las 4 pilas alcanzaron esfuerzos de Corte Requerido del orden de 150

Ton (entre 70-80 Ton por cada columna de 0,55 m x 0,7 m), para una respuesta

controlada por la dinámica de los tableros en su plano.

Siendo la Capacidad Nominal a Cortante de cada una de las 8 columnas de

aproximadamente 80 Ton, se confirmó que la falla pudo iniciarse en las columnas de

los pórticos cortos, aunque con esfuerzos muy similares a los experimentados por las

columnas de los pórticos centrales.

Diapositiva 39

EFECTOS DEL SISMO DEL

16 DE ABRIL DEL 2016

EN PORTOVIEJO, MANABI

Diapositiva 40

CIUDAD DE PORTOVIEJO, PROVINCIA DE MANABI – SISMO DEL 16 ABRIL 2016

Diapositiva 41

PORTOVIEJO

ZONA CERO

CENTRO CIUDAD

SISMO DEL

16 ABRIL 2016

Diapositiva 42

PORTOVIEJO

SISMO DEL

16 ABRIL 2016

Diapositiva 43

Diapositiva 44

CENTRO MEDICO DEL PACIFICO

Diapositiva 45

DISEÑO DE ESTRUCTURAS SOBRE

SUELOS BLANDOS

ENFOQUE NORMATIVO

Diapositiva 46

NECESIDAD DE ACTUALIZACION DE NEC-15

Aunque los Criterios de Diseño por Desempeño están incorporados

dentro de los requerimientos filosóficos de NEC-15, los valores

cuantitativamente especificados para algunos parámetros de diseño

resultan inadecuados por insuficientes o inconsistentes.

Se presentan como ejemplo los siguientes casos:

a) Coeficiente Sísmico de Diseño para Guayaquil inadecuado

b) Desempeño Sísmico requerido es inconsistente con Parámetros

Definidos para Diseño

c) Control de Estabilidad Lateral y Derivas de Piso (definiciones

inconsistentes e incompletas)

d) Separación de Estructuras Adosadas (definición inconsistente)

Diapositiva 47

Incrementar el Coeficiente Sísmico de Diseño

para Suelos Blandos (R = 6 es recomendable)

Históricamente Cs = 0,08 – 0,1 para estructuras de periodo corto

MDSEG-01 recomienda:

Para Suelos Tipo E y F usar Cs = Sa/R = 0,13 con Sa = 0,9 y R = 7

NEC-15 especifica:

Para Suelos Tipo E usar Cs = Sa/R = 0,09 con Sa = 0,72 y R = 8

Diapositiva 48

COMPORTAMIENTO DE SUELOS – ASPECTOS NORMATIVOS

NEC-15 DEFINE ESPECTROS DE DISEÑO PARA CINCO DE LOS SEIS TIPOS

DE SUELOS DE NORMA ASCE7-10

Error

Diapositiva 49

Diapositiva 50

CURVA DE CAPACIDAD

DE UNA ESTRUCTURA

DUCTIL DISEÑADA PARA

SATISFACER CRITERIOS

DE DESEMPEÑO SISMICO

Diapositiva 51

NEC-15 VERSUS ASCE 7-10

Desempeño Sísmico requerido es inconsistente con Parámetros

Definidos para Diseño

Usando las Curvas de Peligrosidad Sísmica definidas por NEC-15 se puede

demostrar que no es posible postular los siguientes objetivos de Desempeño

Sísmico:

a) Estructuras de cualquier tipo (I=1 inclusive) Sin Daño Estructural para un Sismo

con Tr = 72 años. La estructura puede considerarse elástica hasta Sismos

Frecuentes con Tr = 25 años. Un Sismo con Tr= 72 años debe considerarse de

tipo Ocasional (Daño Estructural Pequeño).

b) Se propone “Prevención de Daño Estructural” para el Sismo de Diseño Tr=475

años para Estructuras Esenciales. Lo que implica comportamiento elástico y

resulta exagerado para garantizar Ocupación Inmediata y Función después del

terremoto

Diapositiva 52

Diapositiva 53

NEC-15

Diapositiva 54

Diapositiva 55

Diapositiva 56

Diapositiva 57

Diapositiva 58

ING. JAIME F. ARGUDO, PH.D

Argudo & Asociados S. A.

CONFERENCIA: "EFECTO DE SITIO Y RESPUESTA DINÁMICA

DE ESTRUCTURAS SOBRE SUELOS BLANDOS"

Diapositiva 59

Control de Estabilidad Lateral y Derivas de Piso (definiciones

inconsistentes e incompletas)

Diapositiva 60

Diapositiva 61

Diapositiva 62

Diapositiva 63

NEC-15

Medida desde la Base de la Estructura

Diapositiva 64

Diapositiva 65

Diapositiva 66

DETERMINACION DE LAS DERIVAS DE PISOS

(INELASTICAS)

Diapositiva 67

Diapositiva 68

Diapositiva 69

h1 = L1

h2 = L1 + L2

Alturas de Piso medidas

desde la base de la estructura

ASCE 7-10 EFECTO P-D

Diapositiva 70

Separación de Estructuras Adosadas (definición inconsistente)

Diapositiva 71

Diapositiva 72

Diapositiva 73

Diapositiva 74

Diapositiva 75

Diapositiva 76

PERFIL DEL RIESGO SISMICO DEL CENTRO DE GUAYAQUIL

1) Mayor densidad de construcciones sísmicamente vulnerables

Sin diseño sísmico (+ 40 años, vetustas, etc.)

Diseño sísmico inadecuado (altas derivas, baja ductilidad y redundancia)

2) Alta concentración de población durante horas laborables

3) Mayor valor de las edificaciones y su equipamiento

Diapositiva 77

Diapositiva 78

DISTRIBUCION

DE PERDIDAS EN

EDIFICACIONES

DE MADERA

Las perdidas de vidas

probables para el

escenario sísmico

se deben en su mayor

parte al colapso total o

parcial de estructuras

de madera vetustas

Diapositiva 79

EVALUACION PROYECTO RADIUS 1999

PUENTES

• Pérdida del presfuerzo en cables

Deflexiones Excesivas – Corrosión Acero –

Fatiga a bajo ciclaje por esfuerzos altos

• Deterioro por edad y escaso mantenimiento

• Mayoría de las estructuras diseño sísmico

anterior a AASHTO 1998 basado en R alto.

Con las normas AASHTO 1998 LRFD en

adelante estructuras mas rígidas,

resistentes con R < 3

• Ductilidad Limitada por escasa redundancia

• Falta de trabas sísmicas y juntas sísmicas

inadecuadas

Diapositiva 80

PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD

• Flexibilidad Excesiva (Derivas Inelast. Máx. < 2%)

• Ductilidad Limitada por efectos de torsión, segundo

orden (P-D), baja redundancia de columnas e

interacción suelo-estructura

• Uso de Coeficientes Sísmicos de diseño muy bajos

Cs = 0,08 asociados a Requiv > 10 (improbable lograr)

• Impacto entre edificaciones por adosamientos

• Juntas sísmicas inadecuadas

• Incremento de pisos sin reforzamiento de columnas

• Participación de elementos no-estructurales en la

respuesta estructural

Diapositiva 81

PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA

Vetustez de Edificaciones Mixtas

Mayor Riesgo = Mayor Altura

Diapositiva 82

PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA

Incremento de Altura y Masas

sin Reforzamiento Sísmico

Diapositiva 83

PRINCIPALES FACTORES DE RIESGO SISMICO

• Columnas débiles

• Losas sin vigas dúctiles

• Planta Baja Flexible y Débil

• Baja Redundancia de

Elementos

Diapositiva 84

PRINCIPALES FACTORES DE RIESGO SISMICO

• Columnas débiles

• Losas sin vigas dúctiles

• Planta Baja Flexible y Débil

• Torsión

• Comportamiento

de edificio de esquina

Diapositiva 85

PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA

Flexibilidad Excesiva

• Incremento de Derivas Laterales

por efecto P-D y Torsión

• Desplazamientos aumentados por

efectos Interacción Suelo-Estructura

• Estabilidad Inelástica no evaluada

• Excesiva Esbeltez (H/D > 5)

• Ductilidad Limitada por Efectos

De Torsión, Segundo Orden (P-D)

e Interacción Suelo-Estructura

Diapositiva 86

PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA

Flexibilidad Excesiva

Identificada en estructuras

diseñadas con Normas Sísmicas

De los 70s.

• Ductilidad Limitada por Efectos

De Torsión, Segundo Orden (P-D)

e Interacción Suelo-Estructura

• Uso de Coeficientes Sísmicos de

diseño muy bajos Cs = 0,08.

• Requiv > 10 (improbable de lograr)

Diapositiva 87

PRINCIPALES FACTORES DE VULNERABILIDAD SISMICA

Impacto entre Estructuras

Adosamientos Inadecuados

Diapositiva 88

EVALUACION HOSPITALES• 10% de hospitales podrían experimentar daño

estructural severo

• Los hospitales mas antiguos no tienen diseñosísmico y presentan varias vulnerabilidades:

a) Columnas débiles

b) Torsión por Arquitectura Compleja (Irregular)

c) Carencia de Juntas de Expansión Sísmica

Diapositiva 89

• 75% de hospitales

podrían quedar

inoperativos después de

un terremoto.

• Los componentes no-

estructurales son

vulnerables

HOSPITALES

Diapositiva 90

LAS ESTRATEGIAS PARA REDUCIR EL RIESGO

SISMICO URBANO (2015-2025)

Continuar ejecutando el Plan de Acción del Proyecto RADIUS con

proyectos específicos dentro de las siguientes líneas:

1. Evaluación de las edificaciones y zonas de alto riesgo sísmico y

mejoramiento del control del uso del suelo y de las edificaciones

construidas y por construirse

2. Fortalecimiento de la seguridad estructural y no-estructural de hospitales, y

planificación de su respuesta sistémica frente a emergencias sísmicas

3. Fortalecimiento de la seguridad estructural y no-estructural de equipos,

materiales e infraestructura de líneas vitales e instalaciones esenciales

4. Mejoramiento de zonas de riesgo, demolición/ reforzamiento de edificios

peligrosos

Diapositiva 91

En ejecución: Reforzamiento Rampas

TTG Construye Consorcio MEDIARRequerido: Demolición Estructuras Vetustas

+ Proyecto Vivienda Re-asentamiento

Diapositiva 92

LAS ESTRATEGIAS PARA REDUCIR EL RIESGO

SISMICO URBANO (2015-2025)Fortalecer la Seguridad Sísmica del Cantón Guayaquil mediante Ordenanzas

para el diseño y control de la construcción de estructuras sísmicamente mas

seguras

NEC-15 proporciona requisitos para diseño sísmico que se consideran

mínimos; siendo posible superarlos con requisitos adecuados a la realidad

de la ciudad de Guayaquil.

Algunos requerimientos de NEC -15 resultan inadecuados por insuficientes,

incompletos o inconsistentes y sin desmedro de su futura revisión a nivel

nacional (gobierno) pueden ser sobrepasados por Ordenanzas Municipales.

Continuar ejecutando el Plan de Acción del Proyecto RADIUS con visión

sistémica multidisciplinaria y creativa para compaginar normas históricas

sobre Usos de Suelos con una nueva ordenanza edilicia.

Diapositiva 93

INFORMACION TECNICA DISPONIBLE EN: www.jaimeargudo.com

Diapositiva 94

GUAYAQUIL HOY ESCENARIO DISTINTO A 1942

Colapso del Edificio Calypso

Terremoto de Bahia, 1998

M7.2; MMI = VII (Bahia)

Colapso del Edificio

Clínica Arreaga

Terremoto de Jama,

1942

M7.8; MMI = VII

(Guayaquil)

Ambos eventos no

Equivalen al Sismo

de Diseño PE=10%

(Tr = 475%) sino a

Sismos “Ocasionales”

30% < PE < 60%

(Tr = 50 – 100 años)